當(dāng)使用碳纖維（以其杰出的強(qiáng)度和剛度與重量之比而馳名）時(shí)，必要了解纖維取向如何影響碳纖維復(fù)合材料（CFRP）層壓板的強(qiáng)度和剛度。復(fù)合板的層壓板設(shè)計(jì)有不同的方法，其層壓板按肯定角度定向以產(chǎn)生不同的結(jié)構(gòu)性能。這些屬性是：各向同性，準(zhǔn)各向同性和各向異性。

各向同性是指一種強(qiáng)度和剛度在通過該材料的任何方向進(jìn)行測量時(shí)都雷同的材料。各向同性物質(zhì)的例子是玻璃和金屬。

準(zhǔn)各向同性是指具有各向同性但僅在平面內(nèi)的材料。換句話說，強(qiáng)度和剛度在零件平面內(nèi)的所有方向上均相稱。很多CFRP層壓板都屬于此類。

各向異性是指在不同方向穿過材料具有不同強(qiáng)度和剛度的材料。例如，木頭沿著木紋比穿過木紋更堅(jiān)硬。用悉數(shù)沿一個(gè)方向取向的纖維制成的碳纖維層壓材料是極各向異性的。根據(jù)層壓板設(shè)計(jì)的平衡程度，其他層壓板設(shè)計(jì)可以具有各種程度的各向異性。

制備準(zhǔn)各向同性碳纖維層壓板

當(dāng)纖維在鋪層中的取向平衡時(shí)，CFRP層壓板便具有準(zhǔn)各向同性的特征，從而無論材料的加載方向如何，其強(qiáng)度和剛度均保持不變。無論單個(gè)碳纖維簾布層或薄層是由機(jī)織織物照舊單向碳纖維制成，將它們組合成設(shè)計(jì)合理的疊層板時(shí)，都可以組裝成各向同性的材料。

當(dāng)各簾布層的方向平衡時(shí)，制成準(zhǔn)各向同性層壓板，以使層壓板在每個(gè)平面內(nèi)方向的拉伸剛度雷同。通常，準(zhǔn)各向同性片材是使用碳纖維編織物制成的，層片定向?yàn)?º，90º，+45º和-45º，在這四個(gè)方向的每個(gè)方向上至少占12.5％。定向度為0º，60º和120º的單向?qū)右部梢赃_(dá)到準(zhǔn)各向同性的特征。

層壓板可能是準(zhǔn)各向同性的，好像不遵守規(guī)則。例如，如上所述，0º/-45º/ +45º/90º層壓板是準(zhǔn)各向同性的。但是，假如每個(gè)層都與其原始方向（例如+60º）以雷同的角度取向，則層壓板將保持各向同性。層壓板的+60º重新定向可形成60º/15º/-75º/-30º層壓板。

除定向角外，優(yōu)質(zhì)碳纖維層壓板還有其他設(shè)計(jì)要求：

• 疊層必須對稱。

• 此外，每個(gè)薄片通常會：

  • 包含雷同的纖維-樹脂比率；

  • 具有雷同的層厚；

  • 包含雷同的纖維類型和幾何外形

在更復(fù)雜的設(shè)計(jì)中，這些規(guī)則可能不適用

準(zhǔn)各向同性碳纖維板設(shè)計(jì)

在典型的準(zhǔn)各向同性碳纖維片材中，該片材必須包含至少4層，并且各層必須包含雷同的剛度和厚度。此外，纖維取向必須平衡且對稱。除了共同提供準(zhǔn)各向同性的特征外，不同方向的纖維還具有特定的強(qiáng)度：

• 0º層：提供軸向強(qiáng)度和剛度，特別很是適合必須承受軸向載荷的梁和柱。

• +/-45º層：提供抗剪和抗扭強(qiáng)度和剛度，特別很是適合扭力軸和抗剪腹板，例如工字梁。

• 90º層：提供橫向強(qiáng)度和剛度，特別很是適合創(chuàng)建鞏固層，將所有內(nèi)容保持在一路并提供壓力容器的強(qiáng)度。

準(zhǔn)各向同性的上風(fēng)

通過不使用準(zhǔn)各向同性的疊層，可以廉價(jià)地制造碳纖維片。例如，假如僅使用0度和90度碳纖維層來構(gòu)建層壓板，則層壓板沿45度對角線將變?nèi)?，離軸彎曲和張力的撓度比與之相比高出50％。準(zhǔn)各向同性碳纖維板。在大多數(shù)應(yīng)用中，0º/90º片材結(jié)果很好。但是，假如必要沿45度軸的剛度，準(zhǔn)各向同性碳纖維片材將提供杰出的性能。準(zhǔn)各向同性的碳纖維片材可以由具有適當(dāng)層壓方向的單向或機(jī)織簾布層制成，以產(chǎn)生在各個(gè)方向都具有強(qiáng)度的堅(jiān)硬材料。首先，了解各向同性特征好像很困難。但，英特力新材料，具有制造CFRP層壓板的經(jīng)驗(yàn)，并具有設(shè)計(jì)和制造板材并根據(jù)必要發(fā)揮其性能的技能和知識。好的碳纖維制造商擁有經(jīng)驗(yàn)；獲得需要的組件；周全了解工程，設(shè)計(jì)和分析；最先輩的設(shè)備；和最高的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)您的設(shè)計(jì)取決于材料的強(qiáng)度和剛度以使其正常運(yùn)行時(shí)，請確保找到具有所有這些功能的碳纖維制造商。